在化工行業(yè)高溫高壓、易燃易爆的復雜生產(chǎn)環(huán)境中，“安全”與“效率”始終是企業(yè)發(fā)展的兩大核心命題。從寒冬暴雪里巡檢人員在管廊上艱難前行，到受限空間內(nèi)檢測人員面臨的中毒風險;從儲罐清洗時耗時費力的人工操作，到事故突發(fā)后應(yīng)急物資“堵在路上”的焦急——這些長期困擾化工企業(yè)的作業(yè)痛點，不僅制約著生產(chǎn)效率提升，更潛藏著巨大安全隱患。而如今，隨著無人機技術(shù)與化工場景的深度融合，這一局面正在被徹底改變。無人機這款靈活穿梭于廠區(qū)上空、深入危險區(qū)域的 “空中能手”，正以其獨特優(yōu)勢，在巡檢、檢測、洗罐、應(yīng)急運輸?shù)汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)大顯身手，為化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入全新動能。

本文刊登于《中國石油和化工》雜志9月刊

　　★惡劣天氣不怯場，復雜場景全覆蓋★

巡檢作業(yè)

　　化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置除計劃停車檢修外基本全年無休，工人頂著嚴寒、酷暑，冒著風霜、雨雪開展巡檢也成為“家常便飯”。若巡檢過程中未能及時發(fā)現(xiàn)隱患，極易造成嚴重后果。

　　面對這一困境，無人機展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，其運行相對不易受惡劣天氣影響，可按照預設(shè)航線對長距離管道開展巡線檢查。在裝配高清攝像頭和紅外熱成像儀的情況下，無人機能實現(xiàn)對設(shè)備、管道情況的遠距離監(jiān)控，即便處于烈日、強風、暴雪等惡劣環(huán)境中，只要在其可承受的氣溫、風速及雨雪強度范圍之內(nèi)，就能正常運行并及時發(fā)現(xiàn)異常。相較之下，人工巡檢極易受極端惡劣天氣干擾，甚至可能需要暫停巡檢工作，這不僅會耽誤時間，還可能延誤隱患的排查與治理。

　　除應(yīng)對惡劣天氣帶來的巡檢難題外，如何有效提高巡檢質(zhì)量，也是化工企業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。化工企業(yè)通常規(guī)模較大，部分沿江危險化學品企業(yè)，從港口碼頭到后方庫區(qū)，再到生產(chǎn)裝置，最后到裝卸車棧臺，整個廠區(qū)內(nèi)設(shè)備設(shè)施分布廣泛，管廊管道數(shù)量多且結(jié)構(gòu)復雜。根據(jù)應(yīng)急〔2019〕78號文要求，“裝置操作人員現(xiàn)場巡檢間隔不得大于2小時，涉及‘兩重點一重大’的生產(chǎn)、儲存裝置和部位的操作人員現(xiàn)場巡檢間隔不得大于1小時”。在實際操作中，若出現(xiàn)人力不足或生產(chǎn)任務(wù)緊張的情況，人工巡檢就容易出現(xiàn)“到此一游”的形式化現(xiàn)象，難以保證巡檢質(zhì)量。

　　而無人機具備快速移動的特性，能夠迅速展開大范圍巡航。裝配大容量長續(xù)航電池與強動力系統(tǒng)的無人機，可在空中連續(xù)飛行數(shù)小時，能在短時間內(nèi)一次性覆蓋上千平方公里面積，高效開展對關(guān)鍵裝置、重點部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重大危險源的巡查。更重要的是，無人機能夠抵達人工難以觸及的區(qū)域，如高聳的煙囪、管廊的高處、大型儲罐的頂部、精餾塔的高處等，實現(xiàn)全面無死角巡查。同時，通過配備圖像識別和數(shù)據(jù)分析功能，無人機可模擬人工巡檢“望、聞、聽、比、摸”的工作方式，快速處理采集到的數(shù)據(jù)，在最短時間內(nèi)判定設(shè)備是否存在異常，進而顯著提高巡檢效率與質(zhì)量，最大限度彌補人工巡檢的不足。

　　★受限空間敢闖，事故現(xiàn)場能探訪★

檢測與監(jiān)控

　　化工企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場存在大量受限空間，常見的儲罐、反應(yīng)釜、塔器及大型管道等，內(nèi)部常積聚易燃易爆、有毒有害氣體，氣體檢測成為保障作業(yè)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以往傳統(tǒng)氣體檢測多依賴人工操作，例如對通風后的儲罐檢測時，工作人員需在底部入孔處手持儀器伸入罐內(nèi)取樣;若儲罐容積較大，還需借助繩索將檢測儀器從頂部光孔吊運，分上、中、下(左、中、右)多個點位取樣，以滿足GB30871中“檢測點應(yīng)有代表性”的規(guī)范要求。整體來看，針對大型設(shè)備、容器構(gòu)成的受限空間開展氣體取樣檢測，不僅作業(yè)量大、效率低下，工作人員還需面臨中毒、窒息等安全風險。

　　無人機的應(yīng)用為受限空間氣體檢測提供了更安全高效的解決方案。其可搭載電化學氣體傳感器、紅外氣體傳感器及PID(光離子化檢測器)等專業(yè)設(shè)備，同步實現(xiàn)氧含量、甲烷、硫化氫、一氧化碳、VOCs等多種氣體成分的檢測。在人員進入受限空間前，無人機可率先進入作業(yè)區(qū)域，實時開展氣體濃度監(jiān)測，并通過無線傳輸模塊將檢測數(shù)據(jù)同步反饋至外部終端;一旦發(fā)現(xiàn)氣體濃度超標，系統(tǒng)能立即觸發(fā)報警，及時提醒工作人員規(guī)避風險。通過無人機替代人工進入受限空間檢測，可最大限度減少人員暴露于危險環(huán)境的概率，有效規(guī)避中毒、窒息等傷害事故。

　　除了受限空間氣體檢測這一核心場景，在化工事故應(yīng)急處置環(huán)節(jié)，事故現(xiàn)場的快速監(jiān)控與信息獲取，同樣是影響救援效率的關(guān)鍵因素?；どa(chǎn)過程中若發(fā)生火災、爆炸等安全事故，現(xiàn)場往往伴隨高溫、濃煙、有毒有害氣體擴散及建(構(gòu))筑物坍塌等險情，導致救援人員難以近距離勘察，直接影響應(yīng)急處置決策的及時性與準確性。

　　此時，操作人員可遠程操控無人機抵達事故核心區(qū)域，借助無人機搭載的高清攝像頭與熱成像儀，穿透濃煙對火源點進行精準拍攝，并將現(xiàn)場火情、火勢蔓延方向、周邊建(構(gòu))筑物損毀情況等實時傳輸至指揮中心，為救援決策提供直觀、準確的依據(jù)。此外，無人機還可拓展人員搜救、大氣環(huán)境實時監(jiān)測、逃生及救援路線指引等功能，在實現(xiàn)事故現(xiàn)場快速監(jiān)控的同時，進一步提升應(yīng)急救援的效率與安全性。

　　★儲罐清潔新幫手，安全高效雙提升★

洗罐作業(yè)

　　儲罐是化工生產(chǎn)中最常見的設(shè)備，主要用來儲存物料，包括原料罐、中間產(chǎn)品罐、成品罐等。沿江沿海碼頭更是多見，尤其是一些倉儲碼頭企業(yè)。那么定期清洗保養(yǎng)對儲罐正常運行和保證物料品質(zhì)起著重要作用。對于儲罐清洗工作，以往一直采用人工清洗的方法，將儲罐清罐、隔離完畢，經(jīng)開罐、通風檢測合格，作業(yè)人員再進入儲罐內(nèi)使用高壓工業(yè)水沖洗罐壁、罐底，不僅費時、費力，若受限空間作業(yè)不規(guī)范還有可能導致人員中毒和窒息。

　　用無人機實施儲罐清洗作業(yè)是解決該難題的新方法。設(shè)計一種專門的清洗儲罐無人機(參考高層建筑滅火無人機)，可裝配高壓水槍、旋轉(zhuǎn)刷頭和智能控制，清洗前由操作人員使用無人機上的攝像頭，拍攝出儲罐內(nèi)部的照片，并制作清洗方案，清洗作業(yè)過程中，僅需無人機進入儲罐內(nèi)部，按照預設(shè)的清洗步驟清洗即可。相比起傳統(tǒng)的人工清洗方式，清洗速度得到大大提高，也不會出現(xiàn)受限空間人員中毒和窒息風險。

　　★化身“空中快遞員”，搶時保供顯身手★

物資運輸

　　化工事故發(fā)生的瞬間，應(yīng)急救援物資能否第一時間到達事發(fā)地非常重要。事發(fā)現(xiàn)場附近往往路況比較復雜，很多傳統(tǒng)運輸車輛很難及時進入現(xiàn)場完成相關(guān)的救援任務(wù)。

　　利用無人機的靈活飛行特性，可以使應(yīng)急救援物資快速越過各種地面障礙物，順暢地通過車流量大的道路，并將所需應(yīng)急救援物資送往目標現(xiàn)場。假如現(xiàn)場遇到危險化學品泄漏事故，現(xiàn)場急需防毒面具、化學防護服、堵漏工具等物品，這時無人機就可以攜帶事先設(shè)定好的相關(guān)救援物資沿最短路線飛行將物資送至目標地點，而且有些較大載重能力的貨運型無人機可以一次性向事發(fā)現(xiàn)場運送幾十公斤的應(yīng)急救援物資。借助無人機來運輸應(yīng)急救援物資，大大縮短了應(yīng)急救援物資的到達時間，為救援工作贏得了更多的時間，有效避免事故擴大化，減少事故帶來的損害。

　　★直面難題尋出路，技術(shù)管理雙發(fā)力★

應(yīng)用瓶頸與突破

　　化工生產(chǎn)環(huán)境中存在大量易燃易爆物質(zhì)，對無人機的安全性能提出極高要求——普通無人機進入該類環(huán)境后，一旦產(chǎn)生電火花或其他點火能源，極易引發(fā)火災爆炸事故，因此研發(fā)高性能防爆無人機成為當前的迫切需求。目前雖有部分企業(yè)推出防爆無人機產(chǎn)品，但這類產(chǎn)品普遍存在續(xù)航能力較弱、飛行穩(wěn)定性不足、負載能力有限等短板，難以完全適配化工生產(chǎn)的復雜場景。針對這一技術(shù)瓶頸，未來需進一步加大研發(fā)投入，通過引入先進防爆新材料、創(chuàng)新防爆設(shè)計思路，重點改進無人機動力系統(tǒng)，提升電子設(shè)備性能水平，并升級通信模塊穩(wěn)定性，推動防爆無人機產(chǎn)品全面滿足化工生產(chǎn)環(huán)境的安全與作業(yè)需求。

　　▲ 圖為某石化公司技術(shù)人員操控無人機開展智能監(jiān)測工作

　　除硬件技術(shù)層面的防爆性能瓶頸外，人員操作層面的規(guī)范管理，同樣是制約無人機在化工領(lǐng)域規(guī)?；?、安全化應(yīng)用的關(guān)鍵因素。隨著近年無人機在化工生產(chǎn)場景中的應(yīng)用頻次持續(xù)提升，無人機操作人員(俗稱飛手)的專業(yè)素質(zhì)與規(guī)范操作能力，直接決定了無人機作業(yè)的安全性與有效性。當前部分無人機飛手尚未納入嚴格的資質(zhì)管理體系，普遍缺乏化工專業(yè)知識與安全生產(chǎn)意識，易因誤操作引發(fā)設(shè)備故障或安全事故。

　　針對這一管理短板，需通過明確無人機飛手的從業(yè)資質(zhì)與能力要求，從源頭上規(guī)避風險。首先，應(yīng)建立嚴格的飛手培訓與考核標準，確保飛手不僅具備無人機操作技能，還系統(tǒng)掌握化工生產(chǎn)基本流程、安全生產(chǎn)相關(guān)規(guī)范，以及常見事故的應(yīng)急處置方法;其次，化工企業(yè)在選用飛手時，需嚴格審核其持證情況、化工場景飛行經(jīng)驗等資質(zhì)，保障飛手能在復雜化工環(huán)境中規(guī)范操作無人機，同時需定期組織飛手復訓與考核，推動其持續(xù)更新專業(yè)知識、提升操作技術(shù)水平;最后，應(yīng)將無人機作業(yè)融入日常應(yīng)急預案演練，既能提前暴露實戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的操作風險或協(xié)同問題，又能不斷優(yōu)化應(yīng)急救援體系，增強企業(yè)應(yīng)對無人機作業(yè)突發(fā)事件的處置能力。

　　綜上所述，無人機在化工生產(chǎn)領(lǐng)域巡檢、檢測、監(jiān)控、洗罐、運輸?shù)戎T多作業(yè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用是可行的。目前在使用過程中出現(xiàn)的主要問題有防爆型無人機技術(shù)水平較低、無人機飛手無資質(zhì)等問題，但是隨著我國無人機技術(shù)的發(fā)展和無人機飛手資質(zhì)管理制度的不斷完善，終將逐步解決這些問題。作為化工企業(yè)應(yīng)該時刻關(guān)注無人機的技術(shù)發(fā)展情況，按照自身的實際情況引進無人機作業(yè)，滿足自身發(fā)展的需要。

　　作者單位：江蘇江陰應(yīng)急培訓技術(shù)服務(wù)有限公司